不同污泥龄条件下多级AO工艺强化生物脱氮性能研究

在高污泥龄(169 d)和常规污泥龄(9 d)条件下运行多级缺氧好氧(AO)工艺,研究相关强化脱氮性能,为其稳定运行和优化提供参考。长期稳定运行结果表明两种污泥龄条件下,多级AO工艺中出水水质较好,TN去除率分别为63.2%和64.9%。对于硝化菌,污泥龄对氨氧化菌活性影响较小,而主要影响亚硝酸盐氧化菌活性,其中低污泥龄条件下驯化的亚硝酸盐氧化菌活性较低。不同碳源类型反硝化活性研究结果表明,在多级AO工艺中,反硝化主要利用外源碳源和内源碳源,而内源呼吸反硝化在工艺脱氮过程中贡献较小。

基于生态毒性的再生水补给河流氨氮控制目标研究

再生水补给河流是解决城市景观用水缺乏的重要途径,但是再生水中的氨氮,特别是游离氨对水生生物的毒害作用也不容忽视。针对再生水补给河流的典型场景,根据物种敏感度分布法（Species Sensitivity Distribution,SSD）,计算得到游离氨的属急性毒性基准最大质量浓度（Criterion Maximum Concentration,CMC）为0.093 mg/L。以保护95%水生生物为目标的河水氨氮控制目标分别为4.37 mg/L（水温T≤12℃）和1.73 mg/L（水温T〉12℃）。根据再生水补给河流的不同比例（体积比）,计算再生水的氨氮控制目标。当河流上游来水分别满足地表水环境质量标准Ⅳ、Ⅴ类水体要求和CMC值,再生水占混合后河水的比例为20%-100%且水温T〉12℃时,再生水氨氮控制目标分别为1.7-2.6 mg/L、0.6-1.7 mg/L和1.7 mg/L;当河流上游来水分别满足Ⅳ、Ⅴ类水体要求,再生水占混合后河水的比例为50%-100%且水温T≤12℃时,再生水氨氮控制目标分别为4.4-7.2 mg/L和4.4-6.7 mg/L。当河水全部由再生水组成时,推荐再生水的氨氮控制目标为1.7 mg/L（水温T〉12℃）和4.4 mg/L（水温T≤12℃）。

污水生物脱氮过程中一氧化二氮释放特性研究

通过考察污水生物脱氮SBR工艺中N2O的释放特征，探讨硝化过程和反硝化过程对N2O释放的贡献率以及重要因素对N20释放的影响。结果表明，污水生物脱氮SBR工艺中硝化是N2O释放的主要贡献过程，N20释放量占去除氨氮的2．3％或占生成N2O-N的2．8％，而反硝化阶段仅有少量N2O释放。反硝化过程以NaAc为碳源时仅释放较少量的N2O，而以内聚物为碳源时会释放较高比例的N2O.硝化过程N2O的释放随着初始NH4＋-N或N2O-N含量的增加而增加，N2O释放量占去除氨氮的0．50％~1．30％。污水生物硝化反硝化脱氮工艺中N20的控制需着重于硝化过程。

外加常规碳源污水反硝化脱氮研究进展

针对外加碳源强化反硝化脱氮,论述了反硝化相关机理与动力学的研究进展,包括反硝化碳源投加量、反硝化动力学、污泥产率和亚硝酸盐积累问题。生物反硝化过程是多级反应过程,需要从电子供体多级传递、碳源生物代谢途径和微生物种群结构等角度综合分析研究。不同碳源条件下,反硝化动力学研究需从微生物结构和工艺运行条件等各个角度开展。在实现有效反硝化脱氮的同时,应注重二次污染的控制,如亚硝酸盐积累。

面向污水资源极尽利用的污水精炼技术与模式探讨

针对现有城镇污水处理系统存在的高投入、高产污和低效率等问题,提出了面向污水资源(wastewater resource)极尽利用的"污水精炼(wastewater refining)"新理念,剖析了实现污水精炼的关键技术和可能的技术途径。污水精炼的核心理念是将污水视为资源,改变以污染物分解和去除为基础的现有处理技术原理,通过污水中有价值物质的精细化筛分和定向增值转化,实现污水中水、有机质和无机盐等资源的安全、高效和极尽利用。污水精炼主要包括筛分、转化和利用3个关键环节。基于技术分析,针对不同的场景,提出了污水精炼生态模式(wRefine-E)和污水精炼高端模式(wRefine-S)2种技术途径,并对污水精炼关键技术(wastewater refining technology)进行了较为系统的分析;同时指出,再生水安全高效利用是污水精炼技术发展的重要推动力,污水再生与资源能源转化耦合是未来的必然发展方向。

我国城镇污水处理厂节能降耗研究现状及发展趋势

污水处理是一个能耗密集型行业,我国污水处理能耗约占社会用电能耗的0.3%,探究污水处理工艺的节能措施具有重要意义。随着我国污水处理厂建设的完善,未来对污水处理厂运行节能降耗需构建基于精细化管理和全程优化技术体系。现有工艺运行节能需立足全流程对关键工艺单元进行节能优化提升。开发新型污水处理工艺也是节能降耗的重要技术途径,尤其是基于厌氧生物处理的技术。污水处理数学模型与精确控制是精细化管理和节能实现的重要保障。构建节能降耗效能的综合评价方法与体系,有利于推动污水处理厂可持续发展。

Lewis酸电子传递体改进直接生物质液流燃料电池

提出一种新型的以Lewis酸作为电子传递体,构成Bronsted酸、Lewis酸共同作用于液流燃料电池系统,Lewis酸可以在热反应过程和电池反应过程改善电子传递过程,提升电池性能。对于PW12电池,Fe3+的加入可以将最大功率密度提高6.62倍,并且,混酸LCFC在处理纤维素时具有显著优势,可以将功率密度提升57%。

过滤对污水—微藻培养体系中氮磷去除的影响研究

本文通过比较污水和过滤污水中培养小球藻对微藻基本指标和污水中氮磷的去除效果,研究过滤对污水-微藻培养体系的影响。研究结果显示,微藻生物量在污水和过滤污水中分别在8 d和10 d达到最大值,分别为6.4×106和10.3×106个/mL。相比较于污水,过滤污水中的pH、藻密度和叶绿素a均较高,但在污水和过滤污水中基本都呈现相同的先增加后减小的趋势。污水中溶解氧变化趋势与藻密度一致,过滤污水中较高水平溶解氧维持时间更长。小球藻生长对污水和过滤污水中氨氮去除效果明显,但硝态氮的变化趋势有所不同。污水中总氮和总磷在15d从开始的9.74和1.39 mg/L分别降低到最低值3.44和0.15 mg/L。过滤污水中的总氮在21 d从开始的9.52 mg/L降低到了最低值2.66 mg/L,而总磷在12 d从开始的1.39 mg/L降低到了最小值0.03 mg/L。微藻生长对污水和过滤污水中TP的去除效果要好于TN。污水中氮磷在达到最低值后普遍呈不同程度增加趋势,这可能是由于微藻生物量在达到极大值后开始衰亡,释放胞内物质。对污水进行过滤可显著提高微藻生物量,但对污水中氮磷去除无明显差异。

反硝化生物膜工艺污水深度脱氮研究进展

生物膜反硝化脱氮工艺逐渐被应用于污水深度处理中,但现今仍缺少相关研究的系统总结。针对以生物膜工艺为基础的深度脱氮处理工艺,重点论述了生物滤池(BF)、移动床生物膜工艺(MBBR)、流化床生物膜工艺(FBBR)三类典型工艺的运行效率、关键影响参数。研究表明,生物膜深度脱氮需要从生物膜的特征和功能、反硝化生化功能与特征两个方面进行优化。其中FBBR工艺由于填料比表面积较大、基质利用率高等特征,值得进一步研究其在反硝化深度脱氮处理中的应用。深度反硝化脱氮工艺会受到二级出水磷浓度等的影响,因此优化深度脱氮还需结合合适的除磷方式,以寻求污水深度处理最佳运行模式。

电子受体冲击条件下低有机质剩余污泥的高温厌氧水解酸化性能

剩余污泥水解酸化是其后续能源资源化的重要前提保障技术。针对低有机质剩余污泥,在55℃高温运行条件下,研究了电子受体冲击对剩余污泥水解酸化运行性能的影响,重点考察了水解酸化过程中水解、酸化效果和氮磷营养元素的释放。结果表明:采用短时曝气冲击模式能够有效提高厌氧水解酸化过程中污泥的去除率,短时曝气和对照组条件下污泥挥发性悬浮固体去除率分别为40%和31%。电子受体冲击条件下增加了溶解性化学需氧量(重铬酸钾法)的产率,尤其是蛋白质产率。引入电子受体冲击主要改善固体物质的降解效率,并不影响酸化的代谢模式,酸化产生的挥发性脂肪酸主要以丁酸型为主。氨氮释放、三维荧光和分子量分布均表明蛋白质类物质的差异主要在于水解阶段产生溶解性蛋白质浓度不同,而不是酸化阶段造成的差异。电子受体冲击尤其是短时曝气冲击是强化污泥水解酸化的有效技术途径。

碳源对低氧多级AO工艺脱氮性能及N2O释放的影响

以乙酸钠和丙酸钠为外加碳源,考察了碳源种类和碳氮比对多级AO工艺(分别为反应器SBR-A和SBR-P)脱氮性能及其N_2O释放的影响。结果表明,在进水COD为200 mg/L时,SBR-A和SBR-P氮去除率分别为66.7%和67.1%,磷去除率分别为51.1%和28.9%。硝化过程中,SBR-A中NH4+-N氧化速度和NO_3^--N生成速度都比SBR-P高,SBR-A中NO_2^--N和N_2O积累速度比SBR-P低。2组反应器硝化过程中N_2O释放因子均小于0.23%。在反硝化过程中,SBR-A的反硝化速度高于SBR-P,N_2O释放因子均较低;存在同时释磷时,对SBR-A的反硝化速度影响较小,而对SBR-P反硝化活性影响较大,后者反硝化速度明显低于无释磷条件下的反硝化速度;菌群均以变形菌门和拟杆菌门为主,且以陶厄氏菌属、脱氯单胞菌属、蛭弧菌属和硝化螺菌属等为主要功能菌。

深圳湾沉积物重金属污染时空分布特征

根据1992~2013年间深圳湾沉积物的监测数据,重点分析了重金属砷(As)、镉(Cd)、铬(Cr)、铜(Cu)、铅(Pb)、汞(Hg)和锌(Zn)含量、来源、相关性、污染程度和生态风险等污染状况。深圳湾沉积物中重金属含量存在明显的时空分布特征。1992~2013年间,深圳湾尤其是近岸海域,沉积物重金属含量的基本变化趋势为先增加后下降,重金属含量在2000~2009年间相对较高;Cd、Cr、Cu、Pb、Hg和Zn的含量从湾内到湾口逐渐降低。重金属Cu、Pb、Zn和As的富集因子指数较高,说明这4种重金属主要来自人类活动。Cd、Cr、Cu、Pb和Zn之间存在明显的相关性,具有相似污染途径和迁移过程。深圳湾底泥中重金属Pb、Zn和Cu属于轻微污染程度,其他重金属为无污染程度。深圳湾沉积物重金属的生态危害程度为轻微生态风险,重金属中Hg的生态风险指数最高,As和Cd次之。

UV-C辐照对延滞期6种微藻生长抑制效果

藻类季节性暴发生长是许多地区水源管理中的难题,亟待研发安全高效的控藻方法。该文以我国水源6种典型藻株为研究对象,包括蓝藻铜绿微囊藻、浮游颤藻、水华鱼腥藻,绿藻普通小球藻、斜生栅藻,硅藻针杆藻,采用准平行光束仪进行50～100 m J/cm2UV-C辐照,研究对于延滞期、低初始生物量的藻类生长抑制效果,分析藻种敏感性差异。结果表明,50～100 m J/cm2UV-C剂量对于铜绿微囊藻、水华鱼腥藻和针杆藻具有2～4 d生长抑制效果,100 m J/cm2剂量组9 d后Chl a浓度减量37%～60%,对于普通小球藻和斜生栅藻仅有1～2 d生长抑制效果,100 m J/cm2剂量组9 d后Chl a浓度减量16%～33%,对于浮游颤藻无抑制效果且会加速其生长。在生长能力和光合活性两方面,硅藻（针杆藻）和蓝藻（铜绿微囊藻和水华鱼腥藻）的敏感性均显著高于绿藻（斜生栅藻和普通小球藻）和蓝藻浮游颤藻藻株。

太湖、巢湖、滇池水华与相关气象、水质因子及其响应的比较(1981-2015年)

比较了太湖、巢湖、滇池("三湖")1981—2010年间的气象要素,1987—2015年间的水质要素,2000—2013年间的年内水华起始日期与持续时间,以及与水华相关的已有研究情况.其中,气象要素包括气温、日温差、风速、风向、气压、降水、相对湿度等;水质要素包括水温、总氮浓度、总磷浓度、水体综合营养指数等.对比结果表明,云贵高原湖泊滇池因其冬、春季节气温较高且日温差较大等气象特征,以及总磷浓度较高等水质特征,相比于东部平原湖泊太湖、巢湖而言更易发生水华,且在"三湖"中水华年内起始日期最早,持续时间最长.然而,目前有关滇池水华的研究相对于"三湖"中的太湖却远远不足.鉴于滇池所处湖区的独特气象、水质特征,平原水华湖泊的研究结果难以有针对性地指导其水华控制,亟需提高滇池水华研究的系统性与深度.只有因地制宜,方有希望逐步有效控制、减轻、乃至消除滇池水华.

通气速率对城市污水厂出水培养微藻的生长及氮磷去除促进作用

利用微藻处理污水厂尾水可以进一步降低水中氮磷,实现污水深度处理和微藻生物质生产的耦合。提高微藻生长速率是提升系统效能的关键问题之一。本研究以普通小球藻处理实际城市污水厂二级出水,连续通入体积比10%的CO_2气体,考察了通气速率对微藻生物量和氮磷去除效果的影响。结果表明,提高CO_2通气速率可以显著提高处理二沉出水小球藻的比生长速率与生物量,其影响在3d后逐渐显著。通气速率600 mL·min^(-1)处理组的生物量最高可达0.59 g·L^(-1)的生物量,比生长速率最高达到0.76 d-1。通气速率提高有助于吹脱光合作用产生的氧气,但会使水体pH值降低至6~7的水平。40 mL·min^(-1)低通气速率最利于氮磷去除,在第3 d时总氮和总磷浓度已降低至1.0 mg·L^(-1)和0.1 mg·L^(-1)以下。高于200 mg·L^(-1)通气速率会造成氮磷去除速率下降。调控CO_2通气速率能够有助于同步优化氮磷污染物质去除和微藻生物质生产过程。

再生水中微量有毒有害污染物的初步筛查

采用气相色谱质谱联用（GC －MS）、电感耦合等离子体质谱（ICP －MS）等方法对5个污水处理厂再生水中的162种微量有毒有害污染物进行了评价。在各种污染物中，酚类、酞酸酯、类固醇激素和金属类物质被检出。酚类物质的质量浓度为0．01～148 ng／L ，符合地表水环境质量标准，但三氯生、双酚 A 仍存在一定的生态风险；酞酸酯类物质的质量浓度为0．1～0．45μg／L ，符合地表水环境质量标准；类固醇激素的质量浓度为0．5～30 ng／L ，具有内分泌干扰效应，需优先控制；金属类物质的质量浓度为1～27μg／L ，满足污水排放标准和地表水环境质量标准。

曝气沉砂池除砂效果的影响因素

以某再生水厂曝气沉砂池为研究对象,分析进水颗粒物组分和粒径分布等特性,设计并运行曝气沉砂池中试模型装置,研究了水力停留时间、气水比、曝气量分布和预曝气等工艺条件对沉砂池除砂效果的影响。曝气沉砂池进水砂砾中大颗粒物较少,主要为细小颗粒物,粒径在0.076 mm以下的颗粒物为进水主要成分;进水颗粒中有机物所占比例较高,VSS/SS平均达到67.5%。水力停留时间的延长有利于提高沉砂效果;5、10 min和20 min三种水力停留时间条件下的总颗粒物去除率分别为11.5%、31.6%和48.8%。适量的曝气有利于颗粒物的去除,但过量曝气会影响整体去除效果。气水比为0.05、0.1和0.2三种条件下的总颗粒物去除效率分别为33.52%、23.02%和19.19%。曝气量分布对除砂效果有较大影响,相比均匀曝气和前弱后强两种曝气方式,在前强后弱的曝气方式下,沉砂池具有较好的去除效果,总颗粒物去除率为41.23%。通过设立隔板及预曝气,可提高有效沉淀时间,有利于提高曝气沉砂池的去除效果;在仅曝气区曝气、预曝气/曝气区曝气和仅预曝气三种条件下,仅进行预曝气时工艺具有较高总颗粒物去除率,为46.79%。

蒽醌-2,6-二磺酸(AQDS)强化厌氧降解直接蓝15

研究蒽醌-2,6-二磺酸(AQDS)强化厌氧降解典型偶氮染料直接蓝15,重点考察AQDS浓度、共基质和厌氧反应阶段对直接蓝15厌氧去除特性的影响。AQDS能够有效促进直接蓝15厌氧降解,其最佳浓度约为1 mmol/L。当以淀粉、胰蛋白胨或淀粉/胰蛋白胨作为共代谢基质时,胰蛋白胨条件下直接蓝15的色度去除效果与速率最佳。水解酸化和全程厌氧反应均能有效去除直接蓝15,说明水解酸化反应是厌氧降解直接蓝15的主要反应过程。因此,将厌氧反应控制在水解酸化阶段即能实现染料的有效降解。

UV–C辐照对RTV涂料绝缘子着生虚幻球藻的灭活效果

针对中国西南和华南地区多处变电站出现绿球藻附着生长在绝缘子表面、形成藻污层,严重影响其绝缘性能的问题,以典型绝缘子表面着生藻类虚幻球藻为研究对象,考察了C波段紫外光辐照(UV–C)对虚幻球藻的灭活及裂解效果,以及对藻细胞光合活性和色素含量的影响。结果表明:对于初始数密度为1.2×107个/mL的虚幻球藻,250 mJ/cm2剂量能够在7 d内有效抑制细胞生长,500～2 000 mJ/cm2剂量可以在48 h内实现快速杀藻,灭活率大于79%。500 m J/cm2及以上剂量更适合快速杀灭并去除藻类污秽。UV–C辐照迅速引起藻细胞光合活性降低,造成胞内氧化压力升高,是引起藻细胞在辐照后2～3d内发生细胞膜破裂乃至完全裂解的作用机制。光合活性指标对UV–C辐照的敏感性高于细胞数和破胞率,且光合活性指标检测快捷,可作为指示杀藻过程的有效性,并作为预警藻细胞恢复生长趋势的指标。

高氨氮废水短程硝化过程中N_2O释放试验研究

试验采用序批式反应器(SBR)处理高氨氮废水,逐步提高废水氨氮(NH+4-N)浓度到800 mg·L-1,通过控制曝气量实现了短程硝化.SBR周期试验表明,在低溶解氧和高游离氨等共同作用下,氨氧化菌(AOB)活性较低,导致AOB以亚硝酸盐氮(NO_2^--N)作为电子受体进行好氧反硝化,氧化亚氮(N_2O)释放因子为9.8%.静态试验控制初始NH_4^+-N为100 mg·L-1且改变曝气量(0.22~0.88 L·min^(-1))条件下,溶解氧浓度的增加能够提高硝化菌活性,N2O释放因子为0.51%~0.85%.当初始NH_4^+-N浓度为100 mg·L^(-1)且曝气量控制在0.66 L·min-1时,初始NO-2-N浓度为0~100 mg·L^(-1)对硝化菌活性影响较小,N2O释放因子为0.50%~0.71%.当溶解氧和游离氨浓度控制在适宜范围内,可维持AOB较高活性,抑制AOB发生好氧反硝化作用,降低N2O释放率.